一种铸铁柴油机气缸套的生产方法

本发明涉及一种铸铁柴油机气缸套的生产方法,它包括制造毛坯、机械加工成型和等离子束扫描淬火,其特征是采用聚苯乙烯发泡塑料在气缸套模具中发泡成缸套形状的消失模,涂覆合金渗剂和耐火涂料后,埋入砂箱中密封抽真空,边抽真空边浇注铁水,冷凝后形成毛坯。
与以往所使用的离心铸造缸套方法相比,该方法所生产的缸套毛坯重量轻、无铸造内应力、内外组织致密均匀、加工成本低、耐磨性好。
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1.一种铸铁柴油机气缸套的生产方法，它包括铸造毛坯、机械加工成 型、内孔表面用等离子束扫描淬火硬化工序，其特征还在于：铸造毛坯 时采用如下方法：
1.1.首先在气缸套模具内用聚苯乙烯发泡塑料发泡成型为与气缸套 形状相同的消失模，并在适当的部位粘上浇道与浇口；
1.2.在消失模内孔表面均匀涂覆一层合金铸渗剂，在整体表面再涂覆 一层耐火涂料；
1.3.将消失模埋入铸造砂箱内的干石英砂中，密封后抽真空，边抽真空 边浇注铁水，消失模遇铁水气化消失，铁水占据消失模的空间，冷凝后形成 毛坯。

2.如权利要求1所述方法中使用的合金铸渗剂，其特征是由重量比 80～100％的铬铁合金粉未、1～10％的稀土粉未、1～10％的铜粉未均匀混合 后由胶水调和而成，最优化配比是：铬铁合金粉未90％、稀土粉未5％、 铜粉未5％。
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本发明涉及一种铸铁柴油机气缸套的生产方法，属于机械制造领域。
柴油机对油耗、噪声、使用寿命、排放污染、可靠性、以及自重的 要求越来越高，制造成本不断下降，作为柴油机心脏部件的气缸套起着 关键的作用。
目前铸铁气缸套通用的制造方法是：用离心浇铸法铸造出毛坯，消 除应力退火，机械加工成型。
上述方法的缺陷为：①.由于离心力的作 用造成缸套毛坯内疏外密，缸套内孔有大量的气孔、疏松、夹渣等铸造 缺陷，铸造废品率高，为了彻底切除这些缺陷，势必增加缸套的壁厚， 浪费了材料，增大了切削加工量和加工废品率；②.由于浇铸时缸套内 孔与外壁的冷却速度差异大，导致铸造组织不均匀，铸造内应力大，必 须进行消除内应力退火，进一步增大了成本，并易产生白口废品，为了 避免产生白口，使得添加对提高缸套强度和耐磨性有利的反石墨化合金 元素受到了限制；③.不能铸造出有台阶的外圆面，需用机械加工的方 法加工出缸套的外圆台阶，进一步增大了切削成本，并损失了对强度和 耐蚀性有利的缸套外表层致密的细晶粒组织层；④.由于切削加工量大， 材料利用率低，制造高合金的高强度高耐磨气缸套会使成本急剧升高。
专利号为ZL97020313.5的实用新型专利“等离子束硬化的内燃机气 缸套”，提出了一种内层含有厚度＞0～0.16mm的等离子束硬化层的气缸 套，其硬化层为常压等离子束淬火硬化层，或者为常压等离子束熔凝硬 化层，或者为常压等离子束多元共渗合金硬化层，提高了气缸套的耐磨 性，但是没有涉及到缸套铸造与机械加工成型方法。
本发明的目的在于克服上述缸套制造方法的不足，提出一种铸铁柴 油机气缸套的生产方法。
本发明的实施步骤为： 1、在气缸套模具中用聚苯乙烯发泡塑料作为消失模原料，发泡成型 制作出聚苯乙烯气缸套消失模，并在适当的部位粘上浇道与浇口； 2、在消失模内孔表面均匀涂覆一层厚度为0.5～2mm的合金铸渗剂， 然后再整体涂覆一层厚度＞0～2mm的铝钒土耐火涂料，上述合金铸渗剂 可以是铬铁合金粉末，也可以是由重量百分比分别为80～100％的铬铁合 金粉未、1～10％的稀土粉未、1～10％的铜粉未加胶水均匀混合而成； 3、将上述消失模埋入铸造砂箱内的干石英砂中，砂箱除浇口外均要 密封，密封后抽真空，边抽气边浇注铁水，缸套模遇到炽热的铁水瞬间 气化消失，铁水占据缸套模的空间，冷凝后形成铸铁缸套毛坯； 4、缸套毛坯去掉浇口后机械加工成型； 5、成型缸套内孔表面用等离子束扫描淬火方法硬化处理。
用上述生产方法生产的铸铁柴油机气缸套产生以下积极效果： 1、无铸造内应力，内外组织致密均匀，无离心铸造的内疏外密缺陷， 铸造废品率低，无铸造内应力，无需铸造后的消除内应力退火，不会在 加工或安装使用过程中产生应力变形； 2、内孔为铸渗高合金层，有效地利用了贵重的合金元素，经等离子 束扫描淬火后形成一层含有大量合金马氏体、合金碳化物的耐磨减摩层， 使气缸套的抗高温高速磨损性能、抗腐蚀磨损性能、以及抗磨粒磨损性 能有明显改善，气缸套的使用寿命显著提高。
3、缸套为精密铸造成型，材料利用率高，配合装配面加工余量小， 提高了加工效率和加工成品率，减小了加工成本，非配合装配面保留了 铸造细晶层，提高了缸套的强度和耐腐蚀性； 4、缸套总生产成本降低30％以上，使用寿命比传统制造方法加等离 子束处理的缸套提高0.5倍以上。
实施例： 在95型柴油机气缸套模具中用聚苯乙烯发泡塑料作为消失模原料，发泡 成型制作出95型聚苯乙烯气缸套消失模，在消失模的一端粘上聚苯乙烯 棒制作的浇道与浇口。
在缸套消失模内孔表面距上端口60mm范围内均 匀涂覆一层厚度约为1mm的合金铸渗剂，合金铸渗剂的组成为：90％(重 量百分比)的铬铁合金粉未、5％的稀土粉未、5％的铜粉未，用胶水均匀 调和。
待合金铸渗剂层干燥后整体涂覆一层厚度为1mm的铝钒土耐火涂 料，在50～60℃的干燥箱内烘干，将消失模与浇道整体埋入砂箱内40目 的干石英砂中，砂面上只露出浇口上端面，整个砂面铺设一层塑料薄膜， 并在塑料薄膜上面浇口露头处放置浇杯。
启动真空泵将砂箱抽真空，边 抽真空边浇入铁水直至浇满，待冷凝后将铸铁缸套倒出，进行机械加工 成型，最后在气缸套等离子束淬火机床上对缸套内孔进行等离子束扫描 淬火。
用上述方法生产的缸套比同型号的离心铸造缸套生产成本降低 30％，经上述方法生产的缸套安装到4-95柴油机上与未经和经过等离子 束硬化的离心铸造硼铸铁缸套作对比试验，使用寿命分别提高1.5倍和 0.5倍。
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